電動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展前景

田峰　魏幫頂　蘇玉來(lái)

摘 要：電動(dòng)汽車研究和發(fā)展是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文在簡(jiǎn)要闡述電動(dòng)汽車主要結(jié)構(gòu)及國(guó)家大力發(fā)展電動(dòng)汽車原因的基礎(chǔ)上，對(duì)電動(dòng)汽車電池、驅(qū)動(dòng)及控制、整車制造三個(gè)核心技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)行分析，并從市場(chǎng)、政策、受眾三個(gè)層面分析了我國(guó)電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢(shì)，以期幫助我國(guó)電動(dòng)汽車研發(fā)企業(yè)明確研究和發(fā)展方向，促進(jìn)我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車 核心技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)

Electric Vehicle Technology Progress and Development Prospect

Tian Feng Wei Bangding Su Yulai

Abstract：The research and development of electric vehicles is an inevitable trend of the times. On the basis of briefly expounding the main structure of electric vehicles and the reasons for the country's vigorous development of electric vehicles， this paper analyzes the progress of three core technologies of electric vehicle batteries， drive and control， and vehicle manufacturing， and analyzes the three aspects of market， policy and audience. The development trend of China 's electric vehicles is analyzed， in order to help the electric vehicle research and development enterprises to clarify the research and development direction， and to promote the healthy and sustainable development of the electric vehicle industry.

Key words：electric vehicle， core technology， development trend

電動(dòng)汽車具有節(jié)約能源、環(huán)境污染小等顯著技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在可持續(xù)發(fā)展視域下，被受國(guó)家和百姓的關(guān)注。為進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的平衡，對(duì)電動(dòng)汽車核心技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)行分析、對(duì)電動(dòng)汽車未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望是既有必要的。

1 電動(dòng)汽車的概述

電動(dòng)汽車指的是符合國(guó)家道路交通各項(xiàng)安全法規(guī)，以車載電源為驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的新能源車輛。電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)包括：電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置、工作裝置等，其中電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提升，電動(dòng)汽車的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)逐漸成為國(guó)家和社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題[1]。通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車特點(diǎn)的深入分析，可以看出，國(guó)家大力發(fā)展電動(dòng)汽車的原因主要有以下三點(diǎn)：（1）電動(dòng)汽車具有出色的節(jié)能效果。近年來(lái)，工業(yè)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展使得我國(guó)能源緊張問(wèn)題愈發(fā)凸顯，而發(fā)展和普及電動(dòng)汽車，減少燃油汽車的數(shù)量，能夠降低國(guó)家對(duì)石油等傳統(tǒng)能源物質(zhì)的需求，有效緩解能源緊張問(wèn)題（2）電動(dòng)汽車環(huán)保效果顯著。相較于燃油汽車，電動(dòng)汽車在行駛過(guò)程中不僅可以實(shí)現(xiàn)廢氣零排放，還具有噪聲污染小的特點(diǎn)。因此，發(fā)展和普及電動(dòng)汽車有助生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，有利于綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施（3）我國(guó)在電動(dòng)汽車研發(fā)領(lǐng)域取得了不錯(cuò)的科研成果。在燃油汽車領(lǐng)域，我國(guó)的研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)要明顯落后于美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家，國(guó)產(chǎn)燃油汽車在世界汽車市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力較弱。而我國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車研發(fā)工作開(kāi)展較早，國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車的安全性和各方面性能上具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在世界電動(dòng)汽車市場(chǎng)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，因此，國(guó)家關(guān)注電動(dòng)汽車研發(fā)工作，大力發(fā)展電動(dòng)汽車行業(yè)，有助于我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。

2 電動(dòng)汽車核心技術(shù)進(jìn)展分析

2.1 電池技術(shù)進(jìn)展分析

電池技術(shù)是電動(dòng)汽車的核心技術(shù)，是影響電動(dòng)汽車使用性能的最主要因素。因此，電池技術(shù)研發(fā)始終是電動(dòng)汽車研發(fā)的核心。在進(jìn)行電池技術(shù)研究時(shí)，技術(shù)人員首先應(yīng)明確電動(dòng)汽車電池性能的主要評(píng)價(jià)質(zhì)保，如：能量密度（Ed）、循環(huán)壽命（L）、比能量（E）、比功率（P）等，并以此為突破口進(jìn)行電池技術(shù)研發(fā)，從而生產(chǎn)出使用壽命長(zhǎng)、比功率大、比能量高的高效電池，提升國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車的整體性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

我國(guó)電動(dòng)汽車電池技術(shù)研究主要經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：（1）酸鉛電池。該類型電池具有價(jià)格低、比能量高、能高倍率放電等顯著技術(shù)優(yōu)勢(shì)。閥控酸鉛電池電動(dòng)汽車的量產(chǎn)打開(kāi)了我國(guó)電動(dòng)汽車生產(chǎn)和應(yīng)用的新篇章（2）堿性電池。主要電池類型有：鋰離子電池、鎳氫電池、鎳鉻電池、鋅空氣電池、鈉硫電池等。相較于酸鉛電池，堿性電池的比能量指標(biāo)顯著提升，能夠大幅度提升電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和續(xù)航里程。如今主流的電動(dòng)汽車基本上都采用鋰電池，例如：特斯拉產(chǎn)品主要使用鈷酸鋰電池、日產(chǎn)聆風(fēng)主要采用錳酸鋰電池、我國(guó)自主品牌比亞迪主要采用磷酸鐵鋰電池等（3）燃料電池。該類型電池能夠直接將儲(chǔ)存于燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。相較于堿性電池，燃料電池的比功率、比能量、能量轉(zhuǎn)化率顯著提升。與此同時(shí)，燃料電池的反應(yīng)過(guò)程具有可控性，能量轉(zhuǎn)化過(guò)程可連續(xù)進(jìn)行。從現(xiàn)階段的電池技術(shù)理論知識(shí)水平來(lái)看，燃料電池是電動(dòng)汽車最理想的電池類型。不過(guò)，目前我國(guó)電動(dòng)汽車燃料電池技術(shù)還不成熟，部分技術(shù)還未突破，仍處于研發(fā)和改進(jìn)階段[3]。

總而言之，電池技術(shù)是電動(dòng)汽車的“心臟”，是推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展的最主要驅(qū)動(dòng)力。因此，我國(guó)電動(dòng)汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)，必須要加強(qiáng)電池技術(shù)的研究，爭(zhēng)取讓我國(guó)電動(dòng)汽車行業(yè)早日走入新局面。

2.2 驅(qū)動(dòng)及控制技術(shù)分析

電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)在電動(dòng)汽車中的地位僅次于電池。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的質(zhì)量、體積、轉(zhuǎn)速、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等技術(shù)指標(biāo)將直接影響電動(dòng)汽車的整體性能。目前，電動(dòng)汽車最常用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有以下四種類型：直流電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。

近年來(lái)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)趨于成熟，被廣大電動(dòng)汽車制造企業(yè)所使用。這種驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要直線轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制兩種控制方式，其中直線轉(zhuǎn)矩控制方式的應(yīng)用更為廣泛，因?yàn)榇朔N控制方式具有以下三點(diǎn)顯著技術(shù)優(yōu)勢(shì)：（1）控制方式簡(jiǎn)單，易于操作（2）通過(guò)簡(jiǎn)單的控制結(jié)構(gòu)即可發(fā)揮出良好的控制性能（3）具有良好的反應(yīng)速度。以上三個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)與電動(dòng)汽車的性能需求具有較高的契合度，因此，直線轉(zhuǎn)矩控制式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)成為現(xiàn)階段電動(dòng)汽車的首選對(duì)象[4]。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電動(dòng)汽車研發(fā)領(lǐng)域?qū)τ来艧o(wú)刷電動(dòng)機(jī)的研發(fā)工作愈發(fā)深入。相較于傳統(tǒng)類型的電動(dòng)機(jī)，永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)具有尺寸、形狀靈活多樣，質(zhì)量、體積小，效率高、損耗小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠等顯著技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在具體實(shí)踐過(guò)程中，該類型電動(dòng)機(jī)具有高功率密度、慣性低、體積小、響應(yīng)快、能量密度和效率較高的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因此非常適合作為電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。就目前技術(shù)能力而言，永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)還存在恒功率模式下，操縱較為復(fù)雜;弱磁能力差，調(diào)速范圍有限;最大功率較低;振動(dòng)、高溫和電流過(guò)載情況下，運(yùn)行穩(wěn)定性顯著下降等問(wèn)題。這些都將是未來(lái)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)及控制技術(shù)需要攻克的技術(shù)難題，也是驅(qū)動(dòng)及控制技術(shù)的發(fā)展方向[5]。

2.3 整車制造技術(shù)進(jìn)展分析

電動(dòng)汽車屬于高科技綜合性產(chǎn)品，其技術(shù)先進(jìn)性不僅體現(xiàn)在電池技術(shù)和驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)上，還應(yīng)體現(xiàn)在車體車身制造技術(shù)上。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)汽車的整車制造技術(shù)也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，通過(guò)多種技術(shù)手段的應(yīng)用，全面提升電動(dòng)汽車的整體性能。具體技術(shù)措施有：（1）注重節(jié)能、儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用。相較于電池儲(chǔ)能能力的提升，電動(dòng)汽車節(jié)能、儲(chǔ)能技術(shù)更易實(shí)現(xiàn)，如：優(yōu)化汽車電路系統(tǒng)，降低電子原件能耗;引入能量回收與儲(chǔ)存技術(shù)，提高能量利用率等（2）優(yōu)化車身外形設(shè)計(jì)。在保證車輛外形美觀性的基礎(chǔ)上，通過(guò)細(xì)致的空氣動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)車輛外形進(jìn)行優(yōu)化，最大程度降低車輛行駛過(guò)程中的空氣阻力，從而降低行駛能耗，提升車輛性能及續(xù)航里程（3）注重新型輕質(zhì)高強(qiáng)材料的使用。在進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)車輛質(zhì)量進(jìn)行估算，確保車身子質(zhì)量的均勻性。在車身結(jié)構(gòu)制造時(shí)，盡可能使用輕質(zhì)高強(qiáng)的新型復(fù)合材料，在影響車身結(jié)構(gòu)性能的基礎(chǔ)上最大限度較少車身質(zhì)量。不僅有效降低車輛行駛過(guò)程中的能耗，還能夠顯著提升車輛的綜合性能[6]。

總之，整車制造技術(shù)的研究與發(fā)展，是提升電動(dòng)汽車整體性能、降低行駛能耗、提升能量利用率的重要措施，應(yīng)受到研發(fā)機(jī)構(gòu)和人員的高度重視。

3 電動(dòng)汽車未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1 市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

新冠疫情的爆發(fā)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了一定程度的沖擊，汽車銷售市場(chǎng)也受到了嚴(yán)重的影響。隨著國(guó)內(nèi)疫情控制勢(shì)態(tài)的逐漸好轉(zhuǎn)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)進(jìn)入到穩(wěn)步回升狀態(tài)，汽車銷售市場(chǎng)也會(huì)隨之進(jìn)入回暖期。與此同時(shí)，得益于國(guó)家電動(dòng)汽車發(fā)展扶持政策的頒布、國(guó)民環(huán)保理念的提升以及人們汽車消費(fèi)理念的轉(zhuǎn)變，電動(dòng)汽車銷售市場(chǎng)必然會(huì)取得良好發(fā)展。但是，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)全球化背景下，電動(dòng)汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)壓力也必然會(huì)不斷增強(qiáng)，這就需要我國(guó)電動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)，能夠加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量，突出產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)和品牌影響力，這樣才能把握市場(chǎng)主動(dòng)權(quán)，占據(jù)更多的市場(chǎng)份額，提升國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車在世界市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力[7]。

3.2 政策發(fā)展趨勢(shì)

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略視域下，國(guó)家對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的重視程度不斷提升。對(duì)于電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的扶持力度也在不斷加強(qiáng)，不僅通過(guò)消費(fèi)者補(bǔ)貼政策激發(fā)電動(dòng)汽車銷售市場(chǎng)，還對(duì)電動(dòng)汽車研發(fā)、生產(chǎn)機(jī)構(gòu)給予多項(xiàng)扶持、優(yōu)惠政策，以鼓勵(lì)電動(dòng)汽車技術(shù)研發(fā)工作。雖然在2021年，國(guó)家取消了新能源汽車補(bǔ)貼政策，但仍會(huì)以政府公車采購(gòu)純電動(dòng)汽車、對(duì)純電動(dòng)汽車用戶給予充電設(shè)施補(bǔ)貼等措施，推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。相信在國(guó)家政府的大力支持下，電動(dòng)汽車必然會(huì)有更好的發(fā)展前景。

3.3 受眾發(fā)展趨勢(shì)

在國(guó)家政府的支持與補(bǔ)貼下，百姓購(gòu)買電動(dòng)汽車所花費(fèi)的金錢不斷減少，在一定程度程度上增強(qiáng)了百姓對(duì)電動(dòng)汽車的認(rèn)可度。同時(shí)，在國(guó)家政府的大力支持下，我國(guó)電動(dòng)汽車研發(fā)水平不斷提升，電動(dòng)汽車的整體性能不斷提高，相同價(jià)位下，電動(dòng)汽車的體驗(yàn)感要明顯高于燃油汽車，使更多的百姓開(kāi)始接納電動(dòng)汽車。另外，國(guó)民環(huán)保理念的提升、消費(fèi)價(jià)值觀的轉(zhuǎn)變以及充電基礎(chǔ)設(shè)施的完善，也會(huì)提升百姓對(duì)電動(dòng)汽車的接納度。通過(guò)“宏光MINI”的火爆銷售情況，便能充分看出電動(dòng)汽車受眾的發(fā)展趨勢(shì)[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電動(dòng)汽車的研究與發(fā)展是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。我國(guó)電動(dòng)汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)加大電池、驅(qū)動(dòng)與控制、車身制造等電動(dòng)汽車核心技術(shù)的研發(fā)力度，全面提升我國(guó)電動(dòng)汽車的研發(fā)水平，制造出更符合受眾需求的電動(dòng)汽車產(chǎn)品。同時(shí)，還應(yīng)從市場(chǎng)、政策、受眾三個(gè)層面，準(zhǔn)確把握我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢(shì)，以發(fā)展趨勢(shì)為導(dǎo)向，調(diào)整技術(shù)研發(fā)方向，推動(dòng)我國(guó)電動(dòng)汽車行業(yè)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱昇，席昌錢，熊景鳴，李勁松，王佳俊.淺析新能源汽車發(fā)展[J].時(shí)代汽車，2020（18）：97-99.

[2]金希計(jì).新能源汽車的技術(shù)原理和優(yōu)缺點(diǎn)探究[J].時(shí)代汽車，2020（15）：80-81.

[3]周聰.關(guān)于我國(guó)新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)的探討[J].時(shí)代汽車，2020（06）：47-48.

[4]林強(qiáng).純電動(dòng)汽車技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)分析[J].新型工業(yè)化，2020，10（02）：106-109.

[5]孫利娜，杜小康，楊帆，李沐澤，曹世龍，梁峰偉.新能源汽車的技術(shù)與發(fā)展[J].河北農(nóng)機(jī)，2020（02）：60.